Материал: ФТТ

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

4

Неметаллические

ОПК-3

Базовый

Т, ЗЛР

 

кристаллы.

ОПК-4

Базовый

Т, ЗЛР

5

Теория свободных

ОПК-3

Пороговый

Т

 

электронов.

ОПК-4

Пороговый

Т

6

Основы зонной теории

ОПК-3

Пороговый

Т

 

твердых тел.

ОПК-4

Пороговый

Т

7

Кристаллическое строение

ОПК-3

Базовый

Т, КА

 

металлов.

ОПК-4

Базовый

Т

8

Природа полиморфизма

ОПК-3

Базовый

Т, КА

 

металлов.

ОПК-4

Базовый

Т, КА

* Планируемые формы контроля: защита лабораторной работы (ЗЛР), тестирование, ответы на вопросы (Т), кейс-анализ (КА).

Вопросы к зачету

1.Основные положения волновой механики, свойства электрона.

2.Соотношения Гейзенберга и Де-Бройля, их связь с энергией электронов.

3.Способ описания состояния элементарных частиц. Понятия волновой функции, условия нормировки. Принципиальные отличия классической и волновой механики.

4.Энергетические уровни атома водорода.

5.Плотность электронного облака атома водорода для s-состояния.

8.Атом водорода. Форма и расположение р- орбиталей

9.Атом водорода. Представления о формах и расположении d-орбитали.

9.Заполнение электронных уровней свободных атомов по периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Переходные и непереходные элементы.

10.Зависимость энергии электронных оболочек от атомного номера элемента.

11.Форма и расположение электронных оболочек в многоэлектронных атомах р-элементов. 12.Форма и расположение электронных оболочек в многоэлектронных атомах d-элементов.

13.Природа сил притяжения и отталкивания атомов в конденсированном состоянии.

14.Расщепление и гибридизация энергетических уровней электронов в конденсированном состоянии вещества.

15.Виды связей в твердых телах. Понятия насыщенности, направленности.

16.Межатомное дисперсионное взаимодействие. Диполь-дипольное межмолекулярное взаимодействие. Строение молекулярных кристаллов и электретов.

17.Ионная связь, физическая природа, энергия, свойства. Принцип формирования ионных кристаллов. Координационное число, типичные решетки.

18.Ковалентная связь, физическая природа, энергия, свойства.

19.Сигма-связь, образованная путем спинового расщепления орбиталей.

20.Правило 8-N, общий принцип формирования структур ковалентных кристаллов.

21.Кристаллические структуры углерода и кремния.

22.Кристаллические структуры элементов V-VII групп периодической системы Д.И. Менделеева.

23.Металлическая связь, общие представления, энергия, свойства.

24.Приближение свободных электронов для описания свойств металлов.

25.Понятие пространства импульсов, энергия и сфера Ферми.

26.Распределение состояния электронов по энергиям в теории свободных электронов при температуре абсолютного нуля. Понятие энергии Ферми.

27.Влияние температуры на распределение состояния электронов по энергиям в теории свободных электронов. Распределение Ферми-Дирака. Температура вырождения.

28.Взаимодействие свободных электронов с периодическим полем решетки. Волна де Бройля.

29.Зависимость кинетической энергии электрона от волнового числа с учетом периодического поля кристалла

взонной теории твердых тел понятие запрещенной энергии.

30.1-я и 2-я зоны Бриллюэна для модели плоской («квадратной») и примитивной кубической кристаллической решетки.

31.Плотность электронных состояний в зонной теории металлов на примере плоской и примитивной кубической модели решетки.

32.Плотность электронных состояний в зонной теории металлов. Нахождение пика на кривой N(E) для ГЦК

11

решетки.

33.Плотность электронных состояний в зонной теории металлов. Нахождение пика на кривой N(E) для ОЦК решетки.

34.Плотность электронных состояний в зонной теории металлов для 3d и 4s уровней.

35.Применение зонной теории для описания равновесия фаз. Диаграмма состояния Cu-Zn.

36.Кристаллические решетки элементов периодической системы, общая закономерность.

37.Физические причины существования ОЦК решеток металлов.

38.Особенности межатомной связи и свойств ГП металлов.

39.Полиморфные превращения в металлах. Эффект сжатия атомных радиусов.

40.Кристаллические решетки железа. Физические причины их существования.

41.Классификация твердых фаз. Правила Юм-Розери для неограниченных твердых растворов.

42.Электронные соединения: межатомные связи, кристаллическая структура и свойства.

43.Фазы внедрения их кристаллическая структура и свойства.

Критерии оценки:

-оценка «зачтено» Зачет выставляется студенту, выполнившему и защитившему весь объем лабораторных работ, знающему основные понятия, физических принципов и терминологии в объеме, необходимом для дальнейшей учебы и работы по профессии и ответившему не менее чем на 75% вопросов теста; умеющему моделировать и анализировать строение твердых тел; владеющему навыками использования компьютерной техники для решения поставленных кейсзадач;

-оценка «не зачтено» выставляется студенту, не выполнившему или не защитившему лабораторные работы и обнаружившему серьезные пробелы в знании материала, не усвоившему основные принципы формирования кристаллической структуры и свойств материалов, и не ответившему на теоретические вопросы.

Типовые оценочные материалы

1. Тесты для текущей проверки знаний

Вопрос, задание

 

 

 

Варианты ответа, решения

1.

Волновая механика в отличие от

1)

Не описывается законами Ньютона.

 

классической

2)

Способна предсказать лишь вероятность события.

 

 

3)

Применима только к волновым процессам.

2.

Почему квантовые числа целые?

1)

Из-за дискретности спектра излучения.

 

 

2)

Из-за неделимости элементарных частиц.

 

 

3)

Стационарный процесс предполагает целое число

 

 

 

волн

 

3.

Чему равна скорость движения

1.

0,2 106м/с

 

электрона, если из условий

2.

0,2 10-6м/с

 

дифракции известно, что длина его

3.

3 10

8

м/с

 

 

 

 

волны составляет 0,3 нм.

 

 

 

 

4.

Какие квантовые числа

1.

n, l, и m

 

характеризуют энергию электрона

2.

n и l

 

 

в атоме?

3.

Только n

5.

Состояние скольких электронов

1.

Одного

 

соответствует одной полярной

2.

Двух

 

 

диаграмме?

3.

Всех валентных

6.

Почему для тяжелых элементов

1.

Из-за числа электронов в атоме

 

закон Мозли, выполняется, а для

2.

Из-за величины заряда ядра

 

легких нет?

3.

Из-за размеров электронных оболочек.

7.

К переходным относятся

1), проявляющие свойства металлов и металлоидов;

 

элементы

2) находящиеся между легкими и тяжелыми

 

 

элементами;

 

 

3) с недостроенными внутренними электронными

 

 

оболочками

8.

Какие основные приемы

1.

Нахождение волновой функции электрона.

12

 

используются для реконструкции

2.

 

Анализ самосогласованности электрического поля.

 

формы электронных оболочек?

3.

 

1 и 2 вместе.

9.

Почему в многоэлектронных

1.

 

Ограничено число мест в пространстве.

 

атомах d- уровень вынужден

2.

 

По принципу запрета Паули.

 

расщепиться на два подуровня?

3.

 

В соответствии с принципом неопределенности

 

 

 

 

 

 

 

Гейзенберга.

10.

Как

методом

математического

1.

 

Вычислить максимальную плотность вероятности

 

анализа определить значения U0 и

 

 

пребывания электрона.

 

r0?

 

 

 

2.

 

Вычислить максимальную вероятность

 

 

 

 

 

 

 

нахождения электрона.

 

 

 

 

 

3.

 

Приравнять dU/dr = 0 и решить уравнение.

11.

При каких условиях возможна

1.

 

При значительном сближении атомов.

 

гибридизация уровней 2s-2p

2.

 

При повышенных температурах.

 

в натрии?

 

 

3.

 

В сбалансированной кристаллической решетке.

12.

Ковалентная связь является

1.

В сторону ближайшего атома; числом свободных

 

направленной и насыщенной.

 

 

 

уровней.

 

Куда направлен вектор сил

2.

В сторону ближайшего атома; числом валентных

 

притяжения и чем определена

 

 

 

электронов.

 

насыщенность связи?

 

3.

В сторону максимальной электронной плотности;

 

 

 

 

 

 

 

 

числом свободных уровней.

13.

Материал с ковалентной связью

1.

Полупроводником.

 

между атомами является по

2.

Диэлектриком или проводником.

 

электрическим свойствам

 

3.

Диэлектриком или полупроводником.

14.

Какие общие черты между

1.

 

Спаривание электронов.

 

ковалентной и ионной связью?

2.

 

Обмен электронами.

 

 

 

 

 

3.

 

Ионизация атомов.

15.

Материал с ионной связью между

1)

 

диэлектриком;

 

атомами является по

 

2)

 

полупроводником;

 

электрическим свойствам

 

3)

 

проводником.

 

 

 

16.

Почему в случае ковалентной

1. Остается высокая вероятность пребывания

 

связи ионизация атомов считается

электрона на оболочке атома.

 

частичной?

 

 

2. Не все валентные электроны участвуют в связях

 

 

 

 

 

3. Обе причины вместе.

17.

Одно из условий возникновения

1.

 

Фтор забирает электрон ксенона

 

-связи – это наличие свободного

2.

 

Заполненный внешний уровень ксенона

 

уровня. Как это требование

 

 

расщепляется на подуровни.

 

реализуется в соединениях

3.

 

Происходит коллективизация внешних электронов.

 

ксенона и фтора?

 

 

 

 

 

 

18.

Для расщепления заполненного

 

 

1.

Внешней тепловой энергией

 

энергетического уровня требуется

 

 

2. Понижением потенциальной энергии системы.

 

избыточная энергия. Чем

 

 

 

3.

Выделением энергии при образовании связи.

 

компенсируются эти затраты?

 

 

 

 

19.

Как

изменится

потенциальная

 

 

1.

Уменьшится на 10%

 

энергия взаимодействия двух

 

 

2.

Увеличится на 10%

 

ионов при увеличении расстояния

 

 

3.

Увеличится на 1,1n

 

на 10 %?

 

 

 

 

 

 

20.

Натрий и цезий относятся к одной

 

 

1. Из-за различной величины заряда ядра

 

и той же группе щелочных

 

 

2. Из-за различной конфигурации внутренних

 

металлов. Почему их соединения с

 

 

 

оболочек

 

хлором образуют разные

 

 

 

3.

Из-за различия атомных радиусов.

 

кристаллические решетки?

 

 

 

 

21.

Материал с поляризационной

1) диэлектриком

 

связью между атомами является

2)

 

полупроводником

 

по электрическим свойствам

3)

 

проводником

 

 

 

 

 

 

 

22.

Какие

физические

факторы

1.

 

Силы отталкивания между одноименными ионами.

13

 

препятствуют

образованию

2.

 

Различие атомных радиусов.

 

 

ионных кристаллов

с плотной

3.

 

Оба фактора вместе.

 

 

 

упаковкой?

 

 

 

 

 

 

 

23.

В чем отличие элементарной

1.

 

Отличается период решетки.

 

 

ячейки кристаллической решетки

2.

 

Отличается вид связей.

 

 

CsCl от ОЦК решети металлов?

3.

 

Отличаются размеры ионов.

 

24.

При высокой температуре алмаз

1.

 

Повышение энтропии, частичное разрушение

 

превращается в графит. Каковы

 

связей

 

 

 

 

термодинамические и физические

2.

Увеличение плотности решетки и понижение

 

причины этого перехода?

 

энергии системы.

 

 

 

 

 

3.

Повышение энтропии и образование

 

 

 

 

 

комбинированных связей.

 

25.

Какого типа подрешетки образуют

1.

 

ОЦК;

 

 

 

 

структуру сфалерита?

2.

 

ГЦК;

 

 

 

 

 

 

3.

 

Примитивные кубические.

 

26.

Почему ковалентные кристаллы

1.Из-за направленности и насыщенности связи.

 

не имеют плотноупакованных

2.Из-за большого размера атомов.

 

 

решеток?

 

3.Это энергетически выгодно.

 

27.

В какой решетке больше

 

1) алмаза;

 

 

 

 

расстояние между соседними

 

2) графита;

 

 

 

 

атомами?

 

 

3) нет различия.

 

 

 

28.

Почему межатомное расстояние в

1)

разный вид связи;

 

 

 

плоскости (0001) графита

2)

разный порядок связи;

 

 

существенно меньше, чем между

3)

разное направление связей.

 

 

плоскостями?

 

 

 

 

 

 

 

29.

Атомные слои, образованные σ-

1)

электростатического отталкивания ионов

 

связями элементов 5-й группы, не

2)

несимметричности свободных орбиталей

 

плоские, как у графита, а

3)

различного координационного числа.

 

 

зигзагообразные из-за

 

 

 

 

 

 

30.

В чем причина хрупкости

 

1. Высокая прочность ковалентной связи.

 

ковалентных кристаллов?

 

2. Низкая плотность решетки

 

 

 

 

 

3. Сдвиг невозможен без разрушения связей.

31.

Состоит ли кристалл поваренной

1.

Да.

 

 

 

 

соли из молекул NaCl?

2.

Нет.

 

 

 

 

 

 

3.

Определить невозможно.

 

32.

Степень коллективизации

1) меньшей величине заряда ядра

 

 

внешних электронов калия выше,

2)

отсутствию d-оболочки

 

 

чем у меди благодаря

 

3)

присутствию p-оболочки

 

33.

Скорость движения электрона на

1)

в никеле

 

 

 

 

уровне Ферми выше

 

2)

в меди

 

 

 

 

 

 

3)

в цинке

 

 

 

34.

С какой точностью можно

1.

v = h/m x

 

 

 

 

определить скорость электрона,

2.

v = h/m V

 

 

 

 

находящегося в металлическом

3.

v = h/mV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образце объемом V?

 

 

 

 

 

 

 

35.

Уровень Ферми

 

1) растет с увеличением электронной плотности;

 

 

 

2)

 

уменьшается

с

увеличением

электронной

 

 

 

 

 

плотности;

 

 

 

 

 

 

3)

от плотности электронного газа в металлах не

 

 

 

 

 

зависит.

 

 

 

36.

Электронный газ называется

1)

 

подчиняется классическим законам;

 

 

вырожденным, если

 

2)

 

подчиняется квантовым законам;

 

 

 

 

3)

 

одновременно подчиняется как квантовым, так и

 

 

 

 

 

классическим законам.

 

37.

Температура вырождения это

1) существенными становятся квантовые эффекты;

 

такая температура, при которой

2) существенными становятся классические эффекты;

 

 

 

3)

 

одновременно

проявляются и классические и

14

 

 

 

 

квантовые эффекты.

 

38.

Степень вырождения с

1)

 

растет

 

 

 

 

увеличением температуры

2)

 

уменьшается

 

 

 

 

 

3)

 

не меняется

 

 

 

39.

Электронный газ в металлах

1)

Практически

всегда находится в

вырожденном

 

 

 

 

состоянии

 

 

 

 

 

2)

 

Практически всегда находится в невырожденном

 

 

 

 

состоянии

 

 

 

 

 

3)

 

Находится

в

промежуточном

состоянии,

 

 

 

 

соответствующем

состояниям как

вырожденного

 

 

 

 

газа, так невырожденного газа

 

40.

Значение электронной

1.

1,48

 

 

 

 

концентрации, соответствующей

2.

1,36

 

 

 

 

первому отражению от плоскостей

3.

1,05

 

 

 

 

примитивной кубической решетки.

 

 

 

 

 

 

41.

Значение электронной

1.

1,48

 

 

 

 

концентрации, соответствующей

2.

1,36

 

 

 

 

первому отражению от плоскостей

3.

1,05

 

 

 

 

ГЦК решетки.

 

 

 

 

 

 

42.

Значение электронной

1.

1,48

 

 

 

 

концентрации, соответствующей

2.

1,36

 

 

 

 

первому отражению от плоскостей

3.

1,05

 

 

 

 

ОЦК-решетки.

 

 

 

 

 

 

43.

В неупорядоченном состоянии -

1)

ОЦК

 

 

 

 

фаза в сплаве Cu-Zn имеет

2)

Сфалерита

 

 

 

 

решетку.

3)

Типа NaCl

 

 

 

44.

Компонентом сплава называют

1)

химический элемент

 

 

 

входящее в состав сплава

2)

химическое соединение

 

 

 

3)

химический элемент или соединение

 

45.

Фазой называют

1)

химический элемент, входящий в состав сплава

 

 

2)

химически однородную часть сплава

 

 

 

3)

твердую часть сплава

 

46.

Никель и цинк – ближайшие

1. Из-за большой разницы атомных радиусов

 

соседи меди по периодической

2. Из-за различия кристаллических решеток.

 

системе. Почему никель образует

3.

 

Из-за различной электронной плотности.

 

неограниченный ряд твердых

 

 

 

 

 

 

 

растворов с медью, а цинк – нет?

 

 

 

 

 

 

47.

В упорядоченном состоянии -

1)

 

ОЦК

 

 

 

 

фаза в сплаве Cu-Zn имеет

2)

 

Сфалерита

 

 

 

 

решетку

3)

 

Типа NaCl

 

 

 

48.

Максимальная растворимость

1.

Cd и Ag находятся в одном периоде;

 

кадмия в серебре значительно

2.

Cd и Ag имеют близкую электронную плотность

 

выше, чем в меди, так как

3.

Cd и Ag имеют одинаковые решетки.

49.

Почему фазы внедрения

1.

Из-за высокой плотности свободных уровней

 

образуются только переходными

2.

Благодаря способности к ионизации металлоидов

 

металлами?

3.

1 и 2 вместе.

 

 

 

50.

В чем отличия фаз внедрения от

1.

В упорядоченности строения

 

 

твердых растворов внедрения?

2.

В различии кристаллических решеток

 

 

3.

В процентном содержании компонентов

51.

Металлическая валентность калия

1.

Влияет степень коллективизации электронов

 

и меди одинакова и равна

2.

Влияет заряд ядра

 

 

единице. Почему калий

3.

Влияет тип предпоследней электронной

 

кристаллизуется с образованием

 

 

оболочки

 

 

 

 

ОЦК-решетки, а медь – ГЦК?

 

 

 

 

 

 

52.

На внешней s-оболочке никеля 2

1.

Понизится

 

 

 

 

электрона, у меди один. Как

2.

Повысится

 

 

 

 

изменится уровень Ферми при

3.

Никак не изменится

 

15

Источник: https://studfile.net/preview/14874800/